1a Questão P2 22/10/11

7ª LISTA - EXERCÍCIOS DE PROVAS – Equilíbrio ácido-base
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a
1 Questão
A tabela abaixo apresenta os valores das constantes de basicidade, K b, a 25 °C, para
diferentes espécies em solução aquosa.
Espécies
Kb
CH3COO-
5,60 x 10-10
CN-
2,50 x 10-5
CO32-
2,10 x 10-4
Suponha que todas as reações ocorrem a 25 °C e responda o que se pede.
a) Colocar as espécies acima em ordem CRESCENTE de basicidade, justificando sua
resposta.
b) Considere que 2,00 mol de CH3COO- foram adicionados em água formando 5,00 L de
solução. Calcule o pH da solução após o estabelecimento do equilíbrio representado na
equação 1.
CH3COO-(aq) + H2O(l)
CH3COOH(aq) + OH-(aq)
eq. 1
c) Calcule as concentrações de cada espécie no equilíbrio representado na equação 2,
sabendo que as concentrações iniciais de CO32-, HCO3- e OH- são, respectivamente,
0,200 mol L-1, 0,100 mol L-1 e 0,100 mol L-1, e que a quantidade que reage é 0,093 molL -1.
CO32-(aq) + H2O(l)
HCO3-(aq) + OH-(aq)
eq. 2
d) Explique, de acordo com o principio de Le Chatelier, o efeito da adição do HCl, um
ácido forte, ao equilíbrio representado na equação 3.
CN-(aq) + H2O(l)
HCN(aq) + OH-(aq)
eq. 3
Gabarito:
a) Ordem crescente de basicidade: CH3COO- < CN- < CO32b) pH = 9,175
c) [CO32-] = 0,293 mol L-1; [HCO3-] = [OH-] = 0,007 mol L-1
d) HCl, ácido forte se dissocia totalmente gerando H + e Cl-. H+ reage com OH deslocando o equilíbrio para direita.
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2 Questão
As vinícolas adicionam ácido tartárico, C4H6O6 (representado aqui como H2Tar), aos
vinhos para a obtenção de cor viva e sabor agradável. O ácido tartárico se ioniza em duas
etapas. Considere apenas a 1ª etapa, que se encontra representada abaixo:
H2Tar(aq)
H+(aq) + HTar -(aq)
pKa1 = 3,036
(25 ºC)
a) Um técnico preparou uma solução aquosa 6,75 x 10 -6 g mL-1 de ácido tartárico. Calcule
o pH da solução, no equilíbrio.
b) O técnico adicionou 1,00 x 10-4 mol de HCl a 1,00 L da solução do item “a”. Calcule o
pH da solução após o equilíbrio ser restabelecido, sabendo que a concentração final de
H2Tar é 3,00 x 10-6 mol L-1. Considere que não há variação de volume.
c) Explique o que ocorre com o grau de dissociação do H2Tar, quando:
- adiciona-se ácido forte;
- adiciona-se base forte;
- aumenta-se a pressão sobre o sistema reacional.
Dados:
M(H2Tar) = 150,0 g mol -1
Gabarito:
a)
pH = 4,367
b)
pH = 3,848
c)
O que acontece com o grau de ionização:
-Quando se adiciona ácido forte ao H2Tar, o grau de ionização diminui, porque, pelo
efeito do íon comum, aumenta a concentração de H + e, para restabelecer o equilíbrio, a
reação se processa no sentido dos reagentes, ou seja, no sentido da produção da forma
molecular do ácido tartárico, H2Tar.
-Quando é adicionada base forte, o grau de ionização aumenta, porque o OH- da base
forte retira H+ do equilíbrio e, consequentemente, para repor estes íons, o H 2Tar se
dissocia mais. A reação se desloca no sentido dos produtos (direto), aumentando a
concentração das formas ionizadas.
-Quando é aumentada a pressão sobre o sistema reacional, não há variação no grau de
ionização. A pressão só tem influencia quando reagentes ou produtos são gases e, neste
caso, reagentes e produtos encontram-se em solução aquosa.
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3 Questão
Considere as substâncias da tabela abaixo e os respectivos valores de suas constantes
de ionização, Kb, a 25 oC:
Substância
Fórmula
Kb
Anilina
C6H5NH2
4,40 x 10-10
Morfina
C17H19NO3
Metilamina
CH3NH2
4,40 x 10-4
Estricnina
C21H22N2O2
1,00 x 10-6
Y
a) Calcule o grau de ionização da metilamina preparada pela adição de 0,200 mol desta
sustância em água, formando uma solução de volume final de 2,00 litros, sabendo que o
pH da solução resultante, no equilíbrio, é 11,8. O equilíbrio de ionização da metilamina é
representado na equação abaixo.
CH3NH2(aq) + H2O(l)
CH3NH3+(aq) + OH-(aq)
b) Após a adição de NaOH, uma base forte, ao sistema em equilíbrio mencionado no item
a, explique o que ocorre com o valor de Kb e com a concentração da espécie CH3NH2
quando o equilíbrio for restabelecido.
c) Considere um volume de 1,00 L de uma solução aquosa contendo 0,300 mol de
morfina. Calcule o Kb da reação de ionização da morfina, representada abaixo, sabendo
que, no equilíbrio, restam 85,0% da morfina na forma não ionizada
C17H19NO3(aq) + H2O(l)
C17H20NO3+(aq) + OH-(aq)
d) Dentre as substâncias anilina, morfina e estricnina, explique qual é a base mais fraca.
Gabarito:
a) 6 %
b) - O Kb não se altera com a variação das concentrações de regentes ou produtos, uma
vez que estas variam proporcionalmente e no equilíbrio a razão

Kb 
[OH  ][CH 3NH3 ]
[CH3NH2 ]
permanece constante.
- Após a adição de NaOH (íons OH-, íon comum) são inseridos no sistema, deslocando o
equilibrio para o lado esquerdo, ou seja, para a formação de reagente, CH 3NH2. Assim, a
concentração de CH3NH2 aumenta.
c) Kb = 7,94 x 10-3ou 7,9 x 10-3 (depende do cálculo).
d) A mais fraca é a que possui o menor Kb, pois se ionizará menos, ou seja, é a anilina.
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4a Questão
O ácido sulfídrico, H2S, é um ácido fraco, formado segundo a equação abaixo:
2H+(aq) + S2-(aq)
H2S(aq)
a) A tabela representa as duas etapas de dissociação do ácido sulfídrico em água, a 25
o
C. Complete os valores faltantes, mostrando os cálculos correspondentes.
Equação
Reação
1
H2S(aq)
H+(aq) + HS- (aq)
2
HS-(aq)
H+ (aq) + S2-(aq)
Ka
pKa
1,0 x 10-7
12,9
b) A liberação do íon H+ será mais fácil na equação 1 ou na equação 2? Justifique.
c) Comparando o equilíbrio 1 e o equilíbrio 2, diga qual é a base conjugada mais forte,
HS- ou S2-. Justifique.
d) Calcule o pH da solução aquosa preparada pela adição de 6,80 g de H 2S em água,
formando 2,00 L de solução. Considere, para fins de cálculo, apenas a equação 1.
Dados:
M(H2S) = 34,00 g mol-1
Gabarito:
a)
Eq. 1 → pKa = 7,00
Eq. 2 → Ka = 1 x 10-13
b)
Será mais fácil liberar o íon H+ da equação 1, porque tem maior Ka e com isso há
mais quantidade produtos do que reagentes no equilíbrio da equação 1, em relação ao
equilíbrio da equação 2. Além disso, é mais difícil retirar H+ na segunda equação, pois o
HS- já tem uma carga negativa.
c)
É o íon S2-. Quanto mais fraco for o ácido (no caso é o HS-, do equilíbrio 2, o ácido
mais fraco), mais forte será sua base conjugada correspondente. Entre a base conjugada
do equilíbrio 1(HS-) e a base conjugada do equilíbrio 2(S2-), o S2- tem duas cargas
negativas e por isso tem maior avidez pelo íon H +.
d)
pH = 4,00
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5 Questão
1) O ácido acrílico, CH2CHCOOH, é usado na indústria de polímeros para a produção de
acrilatos. Sua dissociação é representada pela equação 1:
equação 1:
CH2CHCOOH(aq) + H2O(l)
CH2CHCOO-(aq) + H3O+(aq)
Ka = 5,6 x 10-5 a 25 oC
a) O CH2CHCOOH é considerado um ácido forte ou fraco? Justifique. Qual é a sua base
conjugada?
b) Calcule o pH de uma solução deste ácido preparada a 0,11 mol L -1.
c) Considere a reação representada na equação 2, entre o ácido acrílico e o hidróxido de
sódio, NaOH uma base forte:
equação 2:
CH2CHCOOH(aq) + NaOH(aq)  CH2CHCOONa(aq) + H2O(l)
Calcule o pH da solução aquosa resultante da reação de 100 g de ácido acrílico com 100
g de NaOH, em um volume final de 2,00 L de solução. Desconsidere a reação do
CH2CHCOONa com a água.
Dados:
M(CH2CHCOOH ) = 72,0 g mol-1
M(NaOH) = 40,0 g mol-1
Gabarito:
a) Fraco. Não se dissocia totalmente. Forma uma base conjugada, CH2CHCOO-, forte.
b) pH = 2,61
c) pH = 13,744 ou 13,74 (depende do cálculo)
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6 . Questão
Uma amostra de aspirina contendo 2,00 g de ácido acetilsalicílico, HC 9H7O4, um ácido
fraco que tem um hidrogênio ionizável, é dissolvida com água até 100 mL dissociando-se
segundo a reação abaixo. O pH dessa solução resultante é igual a 2,20.
HC9H7O4(aq) + H2O(l)  C9H7O4- (aq) + H3O+(aq)
a) Determine a constante de ionização deste ácido fraco.
b) Avalie o que ocorre quando 0,0100 mol de HCl (ácido forte) é adicionado à solução em
equilíbrio, mostrando em que sentido a reação se desloca para restabelecer o equilíbrio e
calcule o pH da solução resultante.
Dados:
M(HC9H7O4) = 180 g mol-1
Gabarito:
a) 3,8 x 10-4
b) pH = 1,00
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7 . Questão
Veronal (verH, ácido dietilbarbitúrico) é o nome comercial do primeiro sedativo e sonífero
do grupo dos barbitúricos. Em solução aquosa esse ácido sofre ionização segundo a
equação abaixo:
H3C
O
H3C
O
H
H3C
N
O
N
(aq)
+ H2O (l)
O
-
H3C
N
(aq)
O
N
H
H
(verH)
(ver-)
+ H3O+ (aq)
O
a) Calcule Ka para o ácido e o pH para uma solução preparada pela dissolução de 0,020
mol de veronal em 1,0 L de água, a 25 oC. O grau de ionização do veronal nessa solução
é de 0,14%.
b) Explique o que irá ocorrer ao equilíbrio descrito no item „a‟ quando 1,00 x 10 -4 mol de
HCl (ácido forte) forem adicionados à solução. Calcule o pH da solução resultante após o
equilíbrio ser restabelecido. Considere que não há variação de volume.
c) Calcule Kb para a base conjugada do veronal, a 25 oC.
d) Segundo o conceito de Bronsted-Lowry, a água é uma substância que pode comportarse como um ácido ou como uma base. Identifique, na representação do equilíbrio acima,
se a água se comporta como ácido ou como base e justifique sua resposta.
Dados:
Kw = 1,00 x 10-14, a 25 ºC
Gabarito:
a) 3,9 x 10-8; pH = 4,55
b) O equilibrio se deslocaria para o lado esquerdo da equação (formação de reagente)
pois o HCl se ioniza completamente fornecendo ions H3O+, íon comum ao equilibrio.
pH = 3,969
c) 2,6 x 10-7
d) Segundo o conceito de Bronsted-Lowry ácido é uma substância que, em solução
aquosa, doa íons H+ e a base é uma substância que recebe íons H +. No equilíbrio
descrito, a água esta recebendo H+ do veronal, portanto, comporta-se como base.
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8 . Questão
A efedrina, C10H15ON, pode ser encontrada em vários medicamentos que agem contra os
sintomas da gripe. No entanto, quando associada à cafeína e a outras drogas, ela atua
como estimulante do sistema nervoso central. Esse composto é uma base fraca que, em
solução aquosa, ioniza-se segundo a reação abaixo:
C10H15ON(aq) + H2O(l)
C10H15ONH+(aq) + OH-(aq)
a) Uma solução de efedrina foi preparada pela adição de 0,035 mol desse composto em
1,000 L de água. Calcule as concentrações de C10H15ON, C10H15ONH+ e OH-, em mol L-1,
no equilíbrio, sabendo que o pH da solução é 11,33.
b) Calcule o valor de Kb da efedrina.
c) Após a reação acima ter atingido o equilíbrio, nas condições descritas no item a, 0,025
mol de hidróxido de sódio, NaOH, uma base forte, foi introduzido no recipiente da reação.
Considerando que a adição de NaOH não altera o volume final da solução, calcule as
concentrações de C10H15ON, C10H15ONH+ e OH-, em mol L-1, quando o equilíbrio for
restabelecido.
d) Explique o efeito da adição do NaOH na ionização da efedrina usando o Principio de Le
Chatêlier e diga se é esperado um aumento ou uma diminuição do pH da solução.
Gabarito:
a) [OH-] = 0,0021 mol L-1; [C10H15ONH+] = [OH-] = 0,0021 mol L-1;
[C10H15ON] = 0,032 mol L-1
b) 1,4 x 10-4
c) [OH-] = 2,5 x 10-2 mol L-1 ; [C10H15ONH+] = 1,9 x 10-4; [C10H15ON] = 0,035 mol L-1
d) Com a adição de NaOH, o equilíbrio irá deslocar-se para o lado dos reagentes.
Portanto, a quantidade de efedrina ionizada será menor. A adição de NaOH levará a um
aumento do pH da solução, uma vez que trata-se de uma base forte.